CN101392426B - 挠性剑杆带层压板及其热压罐成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种挠性剑杆带层压板及其热压罐成型方法，其挠性剑杆带层压板由多层环氧树脂预浸涤纶布、分别置于相邻两层环氧树脂预浸涤纶布间的多层环氧树脂预浸碳纤维布以及置于最顶层环氧树脂预浸涤纶布上的一层填充聚四氟乙烯单活膜压制而成；而挠性剑杆带层压板的热压罐成型方法包括以下步骤：制备环氧树脂预浸涤纶布、铺叠、装模、模压成型以及脱模。本发明挠性剑杆带层压板的热压罐成型方法加工步骤简单合理、加工方便且所成型层压板质量高，能有效解决挠性剑杆带层压板翘曲、厚度不均匀、表面发花等质量问题。

Description

挠性剑杆带层压板及其热压罐成型方法

技术领域

本发明涉及复合材料制品层压成型技术领域，特别是涉及一种挠性剑杆带层压板及其热压罐成型方法。

背景技术

挠性剑杆带是一种层压成型的复合材料制品，是挠性剑杆织机上由传剑轮驱动、携带剑头完成引纬功能的带状部件，其是挠性剑杆织机的关键易磨损配件。而挠性剑杆带是由多层环氧树脂预浸渍的增强骨架材料和一表面耐磨层在一定的温度和压力下压制成型为层压板，成型之后，将该层压板经切条、铣平面、冲孔、抛光等机械加工工序制造为不同型号的剑杆带。常用作剑杆带增强骨架材料的有碳纤维布和涤纶纤维布两种，耐磨层为填充聚四氟乙烯单活膜，国内挠性剑杆带层压板的层压成型技术现普遍采用液压成型技术，该技术是将多层环氧树脂预浸渍的增强骨架材料和表面耐磨层预压后，放入液压成型机的模具中，通过模具内的电热管、导热油或热蒸汽的热作用，并在一定的压力作用下成型为层压板。

现有挠性剑杆带层压板液压机成型技术的成型压力大，且成型压力不均匀，因而易造成层压板厚度不均匀，并且其增强材料涤纶布易发生变形，造成树脂挤出过多，从而使层压板发生翘曲等质量问题；另外，液压机成型技术模具不同位置的温度差异较大，易造成层压板不同位置的反应程度不一致；最后，层压板内的挥发物不易排出，易造成层压板表面发花，材料呈脆性。综合以上问题，最终使液压机成型的挠性剑杆带层压板批次质量不稳定，易发生挠性剑杆带生产废品率高、上机断带等质量问题。

热压罐是一种针对聚合物基复合材料成型工艺特点的工艺设备，使用此设备进行成型工艺的方法叫热压罐法。材料成型时，利用热压罐内同时提供的均匀温度和均匀压力而固化，所以可得到表面与内部质量高，形状复杂，面积巨大的复合材料制件，多应用于在航空与航天技术领域中。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种挠性剑杆带层压板及其热压罐成型方法，其加工步骤简单合理、加工方便且所成型层压板质量高，能有效解决挠性剑杆带层压板翘曲、厚度不均匀、表面发花等质量问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种挠性剑杆带层压板，其特征在于：由多层环氧树脂预浸涤纶布、分别置于相邻两层环氧树脂预浸涤纶布间的多层环氧树脂预浸碳纤维布以及置于最顶层环氧树脂预浸涤纶布上的一层填充聚四氟乙烯单活膜压制而成，所述环氧树脂预浸涤纶布的含胶量为40％-50％，环氧树脂预浸碳纤维布的含胶量为33±3％。

一种挠性剑杆带层压板的热压罐成型方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

(a)制备环氧树脂预浸涤纶布：所述环氧树脂预浸涤纶布的制备过程包括以下步骤：

步骤一、配制环氧树脂胶液：将二氨基二苯基砜和丙酮混合配制成A组份，并使得二氨基二苯基砜充分溶解于丙酮中；将环氧树脂E-51、环氧树脂E-44和二氨基二苯基甲烷混合配制成B组份后加热，并将B组份在80℃下预反应直至二氨基二苯基甲烷全部熔解后与A组份混合并搅拌均匀，冷却至室温待用；所述二氨基二苯基砜、丙酮、环氧树脂E-51、环氧树脂E-44和二氨基二苯基甲烷的重量比为6-10∶30-36∶46-52∶3-8∶2-6；

步骤二、制备环氧树脂预浸涤纶布：将普通涤纶布浸渍于步骤一中所述的环氧树脂胶液后通过上胶机的烘道，制得含胶量为40％-50％的环氧树脂预浸涤纶布，所述烘道的温度控制在110±20℃，烘烤时间为3-10分钟；

(b)铺叠：将同一尺寸的多层环氧树脂预浸涤纶布、多层环氧树脂预浸碳纤维布和一层填充聚四氟乙烯单活膜按顺序铺叠成一预成型物，每相邻两层环氧树脂预浸涤纶布间铺有一层环氧树脂预浸碳纤维布，填充聚四氟乙烯单活膜置于最顶层环氧树脂预浸涤纶布上，所述预成型物的尺寸与所需成型挠性剑杆带层压板的尺寸相同；

(c)装模：将步骤(a)中所述的预成型物平放至平板模具的内部中央后，整体用真空膜密封后形成一密封袋；所述平板模具由位于所述预成型物下方的下模板和平压在所述预成型物上方的上模板组成；

(d)模压成型：将所述密封袋抽真空后放入热压罐进行加热，并持续加压直至密封袋内部的预成型物固化成层压板且所加压力为0.6-1.0Mpa，所述预成型物在热压罐内的固化过程为：先在固化温度65℃条件下固化0.5-1.5小时；再在90℃条件下固化0.5-1.5小时；再在115℃条件下固化0.5-1.5小时；最后在145℃条件下固化2-5小时；

(e)脱模：待所述热压罐温度降至60℃以下时，打开热压罐、取出密封袋并取出密封袋内部的平板模具，将所述层压板脱模后，即完成所述层压板的成型。

步骤(c)中所述预成型物的数量为多个且多个预成型物分别平放在所述平板模具的内部中央。

所述多个预成型物的长度不同。

步骤(c)中所述下模板的长度不小于所述上模板的长度，所述上模板的长度不小于被压制预成型物的长度。

所述下模板的长度大于所述上模板的长度，所述上模板的长度与被压制预成型物的长度相同。

步骤(c)中所述的上模板上铺有一层吸胶透气毡，所述吸胶透气毡上均匀放置有多个真空嘴并将各真空嘴从所述真空膜中穿出，所述真空膜与上模板和下模板之间分别通过多个橡胶胶条进行粘贴。

步骤(c)中所述的上模板和下模板均为厚度不小于3mm的硬质钢板。

所述真空嘴按0.5个/平方米进行放置。

步骤(c)中所述的装模之前，先采用液压成型机对所述预成型物进行预压。

本发明与现有技术相比具有以下优点：1、工序步骤简单且可操作性强，采用热压罐法成型挠性剑杆带层压板，能够将不同长度的预成型件同时进行成型，因而采用本发明能够同批生产不同长度尺寸的层压板，有利于实现客户小批量差异化服务，缩短供货期；而液压成型法受油压传递限制，同批次只可压制相同尺寸的层压板，因而本发明相对液压成型法来说具有相当大的优势；2、由于整个成型过程中密封袋内都一直处于真空状态，这就使得预成型物在固化为层压板过程中所释放出的小分子气体以及其各层间的空气都抽出，因而采用本发明成型的层压板孔隙率明显变小，层间粘结强度增大，表面光滑；而现有液压成型法成型过程中，所成型层压板中的挥发气体不能有效排出，因而最终成型的层压板层间粘结强度低，层间易发生分层脱粘现象且表面发花，则本发明所成型层压板产品相对液压成型法产品来说具有明显优势；3、采用本发明成型剑杆带层压板的过程中，热压罐罐体内各点的温差为±1℃，并且由于热压罐罐体内充满压缩空气，因而密封袋内部各处所受的压力均相同，并且密封袋内部压强最大为1.0MPa，综上，在温度均匀、压力较小且压力均匀的工艺条件下，最终成型的层压板平整，厚度均匀且各处的厚度差为±0.05mm；而液压成型法中，模具各处温差为±5-10℃，模具上所受压强最大可为2.5MPa，另外由于受液压成型机滑块平行度的影响，作用在模具上的压力也不均匀，因而在这种工艺条件下成型的层压板易发生翘曲变形现象，层压板各处厚度差±0.10mm。综上所述，本发明不论在制备工艺上，还是在所最终成型层压板产品的结构性能上，相对挠性剑杆带层压板液压成型法来说都具有显著优势，其加工步骤简单合理、加工方便且所成型层压板质量高，能有效解决挠性剑杆带层压板翘曲、厚度不均匀、表面发花等质量问题。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明所成型挠性剑杆带层压板的结构示意图。

图2为本发明成型挠性剑杆带层压板的工艺流程图。

附图标记说明：

1—环氧树脂预浸涤纶布；  2—环氧树脂预浸碳   3—填充聚四氟乙烯

                         纤维布；            单活膜。

具体实施方式

如图1所示，本发明所成型挠性剑杆带层压板由多层环氧树脂预浸涤纶布1、分别置于相邻两层环氧树脂预浸涤纶布1间的多层环氧树脂预浸碳纤维布2以及置于最顶层环氧树脂预浸涤纶布1上的一层填充聚四氟乙烯单活膜3压制而成，所述环氧树脂预浸涤纶布1的含胶量为40％-50％，环氧树脂预浸碳纤维布2的含胶量为33±3％。

结合图2，本发明一种挠性剑杆带层压板的热压罐成型方法包括以下步骤：

第一步、制备环氧树脂预浸涤纶布1：所述环氧树脂预浸涤纶布1的制备过程包括以下步骤：

步骤一、配制环氧树脂胶液：将二氨基二苯基砜和丙酮混合配制成A组份，并使得二氨基二苯基砜充分溶解于丙酮中；将环氧树脂E-51、环氧树脂E-44和二氨基二苯基甲烷混合配制成B组份后加热，并将B组份在80℃下预反应直至二氨基二苯基甲烷全部熔解后与A组份混合并搅拌均匀，冷却至室温待用；所述二氨基二苯基砜、丙酮、环氧树脂E-51、环氧树脂E-44和二氨基二苯基甲烷的重量比为6-10∶30-36∶46-52∶3-8∶2-6。本具体实施例中，所述二氨基二苯基砜、丙酮、环氧树脂E-51、环氧树脂E-44和二氨基二苯基甲烷的重量比为90∶10∶15∶8∶60，也就是说，所述环氧树脂胶液由A、B两组份配制而成，其中A组份：由二氨基二苯基砜与丙酮混合，并使二氨基二苯基砜充份溶解于丙酮中；B组份：由环氧树脂E-51和环氧树脂E-44，与二氨基二苯基甲烷混合后加热，并在80℃下预反应10分钟；随后，将A、B组份混合，并搅拌均匀，冷却至室温即配置成环氧树脂胶液。

步骤二、制备环氧树脂预浸涤纶布1：将普通涤纶布浸渍于步骤一中所述的环氧树脂胶液后通过上胶机的烘道，制得含胶量为40％-50％的环氧树脂预浸涤纶布1，所述烘道的温度控制在110±20℃，烘烤时间为3-10分钟。本实施例中，所述上胶机的烘道温度控制在110℃，最终制得含胶量为40％-50％的环氧树脂预浸涤纶布1。

第二步、铺叠：将同一尺寸的多层环氧树脂预浸涤纶布1、多层环氧树脂预浸碳纤维布2和一层填充聚四氟乙烯单活膜3按顺序铺叠成一预成型物，每相邻两层环氧树脂预浸涤纶布1间铺有一层环氧树脂预浸碳纤维布2，填充聚四氟乙烯单活膜3置于最顶层环氧树脂预浸涤纶布1上。本实施例中，所采用的环氧树脂预浸碳纤维布2为采购品，其含胶量为33％，规格为15003。而所采用的环氧树脂预浸涤纶布1为制备品，因而在铺叠之前，需先制备环氧树脂预浸涤纶布1，所述预成型物的尺寸与所需成型挠性剑杆带层压板的尺寸相同。本实施例中，所需成型挠性剑杆带层压板的8米超长剑杆带层压板，因而所述预成型物的尺寸为长×宽＝8m×0.95m。

按照第一步中两个步骤制备好环氧树脂预浸涤纶布1后，将制备好的环氧树脂预浸涤纶布1、预先采购的环氧树脂预浸碳纤维布2按顺序进行逐层铺叠，每相邻两层环氧树脂预浸涤纶布1间铺有一层环氧树脂预浸碳纤维布2，最后在最顶层环氧树脂预浸涤纶布1上再铺上一层填充聚四氟乙烯单活膜3。铺叠完工后、装模之前，采用液压成型机对铺叠而成的预成型物进行预压。另外，需注意的是：由于所述预成型物的尺寸为长×宽＝8m×0.95m，因而，在铺叠之前，还需对填充聚四氟乙烯单活膜3、两种预浸料即环氧树脂预浸涤纶布1和环氧树脂预浸碳纤维布2相应进行裁剪，也就是说，将三者的尺寸均裁剪为长×宽＝8m×0.95m，使得最终铺叠而成的预成型物尺寸为长×宽＝8m×0.95m。

第三步、装模：将第一步中所述的预成型物平放至平板模具的内部中央后，整体用真空膜密封后形成一密封袋；所述平板模具由位于所述预成型物下方的下模板和平压在所述预成型物上方的上模板组成。装模之前，先进行模具清理并在模具内部涂刷脱模材料。另外，上模板上铺有一层吸胶透气毡，所述吸胶透气毡上均匀放置有多个真空嘴并将各真空嘴从所述真空膜中穿出，所述真空膜与平板模具之间分别通过多个橡胶胶条进行粘贴。所述下模板的长度不小于所述上模板的长度，所述上模板的长度不小于被压制预成型物的长度。本实施例中，本步中所述预成型物的数量为一个；而上模板和下模板均为厚度不小于3mm的硬质钢板且为不锈钢钢板，并且下模板的长度大于上模板的长度，上模板的长度与被压制预成型物的长度相同，上模板具体尺寸为长×宽＝8.0m×0.95m，下模板具体尺寸为长×宽＝8.5m×1.4m。首先，将第一步所铺叠并预压而成的单个预成型物平放在下模具的中心位置；再在该预成型物上上压一个与此预成型物等长的不锈钢板即上模板，此时上模板与被压制预成型物的四周完全对齐；然后在上模板上铺一层吸胶透气毡，接着按0.5个/平方米在透气毡上均匀放置多个真空嘴；由于上模板和下模板均为长方形且下模板大于上模板，则在距上模板四周外侧5cm处的下模板面上粘附多个橡胶胶条；最后，用比被压制预成型物尺寸略大的真空膜进行包覆，将真空膜与上模板和下模板上的胶条粘贴，并将真空嘴从真空膜中穿出，同时用橡胶胶条将真空嘴四周密封，最终形成一密封袋。将密封袋上的真空嘴与真空泵组连接，并开启真空泵组，检查气密性即密封袋的密封情况，待真空表上的真空显示稳定，表明密封良好、不漏气。

实践中，所述预成型物的数量可以为多个且多个预成型物分别平放在所述平板模具的内部中央，并且多个预成型物的长度不同。也就是说，采用本发明能够将不同长度的预成型物同时进行成型，因而能够实现同批生产不同长度尺寸层压板的目的。同理，上模板长度大于或等于被压制的尺寸最长的预成型物。装模时，同样先将多个预成型物分别平放在平板模具的下模板上，之后再将上模板平压在所述多个被压制的预成型物。

第四步、模压成型：将第二步中最终形成的密封袋抽真空后放入热压罐进行加热，并持续加压直至密封袋内部的预成型物固化成层压板且所加压力为0.6-1.0Mpa，所述预成型物在热压罐内的固化过程为：首先，在65℃温度条件下，固化0.5-1.5小时；之后，在90℃温度条件下，固化0.5-1.5小时；接着，在115℃温度条件下，固化0.5-1.5小时；最后，在145℃温度条件下，固化2-5小时。本实施例中，将所述密封袋抽真空放入热压罐并关闭热压罐门阀后，按以下工艺固化成型：首先，在65℃温度条件下，固化0.5小时；之后，在90℃温度条件下，固化1.5小时；接着，在115℃温度条件下，固化1.5小时；最后，在145℃温度条件下，固化4小时。成型过程中，热压罐内所加压力为1.0MPa，所述密封袋内抽真空直至其内部的预成型物固化完成。

第五步、脱模：待所述热压罐温度降至60℃以下时，打开热压罐、取出密封袋并取出密封袋内部的平板模具及固化成型的层压板，将所述层压板脱模后，即完成所述层压板的成型。也就是说，在模压成型后，对所固化成型的层压板进行脱模清理；脱模清理后，再按常规机械加工处理工艺，对该层压板进行一些必要的后加工，之后即可得到压制成型的8米超长挠性剑杆带层压板成品。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种挠性剑杆带层压板的热压罐成型方法，挠性剑杆带层压板由多层环氧树脂预浸涤纶布(1)、分别置于相邻两层环氧树脂预浸涤纶布(1)间的多层环氧树脂预浸碳纤维布(2)以及置于最顶层环氧树脂预浸涤纶布(1)上的一层填充聚四氟乙烯单活膜(3)压制而成，所述环氧树脂预浸涤纶布(1)的含胶量为40％-50％，环氧树脂预浸碳纤维布(2)的含胶量为33±3％，其特征在于，热压罐成型方法包括以下步骤：

(a)制备环氧树脂预浸涤纶布(1)：所述环氧树脂预浸涤纶布(1)的制备过程包括以下步骤：

步骤一、配制环氧树脂胶液：将二氨基二苯基砜和丙酮混合配制成A组份，并使得二氨基二苯基砜充分溶解于丙酮中；将环氧树脂E-51、环氧树脂E-44和二氨基二苯基甲烷混合配制成B组份后加热，并将B组份在80℃下预反应直至二氨基二苯基甲烷全部熔解后与A组份混合并搅拌均匀，冷却至室温待用；所述二氨基二苯基砜、丙酮、环氧树脂E-51、环氧树脂E-44和二氨基二苯基甲烷的重量比为6-10∶30-36∶46-52∶3-8∶2-6；

步骤二、制备环氧树脂预浸涤纶布(1)：将普通涤纶布浸渍于步骤一中所述的环氧树脂胶液后通过上胶机的烘道，制得含胶量为40％-50％的环氧树脂预浸涤纶布(1)，所述烘道的温度控制在110±20℃，烘烤时间为3-10分钟；

(b)铺叠：将同一尺寸的多层环氧树脂预浸涤纶布(1)、多层环氧树脂预浸碳纤维布(2)和一层填充聚四氟乙烯单活膜(3)按顺序铺叠成一预成型物，每相邻两层环氧树脂预浸涤纶布(1)间铺有一层环氧树脂预浸碳纤维布(2)，填充聚四氟乙烯单活膜(3)置于最顶层环氧树脂预浸涤纶布(1)上，所述预成型物的尺寸与所需成型挠性剑杆带层压板的尺寸相同；

(c)装模：将步骤(b)中所述的预成型物平放至平板模具的内部中央后，整体用真空膜密封后形成一密封袋；所述平板模具由位于所述预成型物下方的下模板和平压在所述预成型物上方的上模板组成；

(d)模压成型：将所述密封袋抽真空后放入热压罐进行加热，并持续加压直至密封袋内部的预成型物固化成层压板且所加压力为0.6-1.0Mpa，所述预成型物在热压罐内的固化过程为：先在固化温度65℃条件下固化0.5-1.5小时；再在90℃条件下固化0.5-1.5小时；再在115℃条件下固化0.5-1.5小时；最后在145℃条件下固化2-5小时；

(e)脱模：待所述热压罐温度降60℃以下时，打开热压罐、取出密封袋并取出密封袋内部的平板模具，将所述层压板脱模后，即完成所述层压板的成型。

2.按照权利要求1所述的一种挠性剑杆带层压板的热压罐成型方法，其特征在于：步骤(c)中所述预成型物的数量为多个且多个预成型物分别平放在所述平板模具的内部中央。

3.按照权利要求2所述的一种挠性剑杆带层压板的热压罐成型方法，其特征在于：所述多个预成型物的长度不同。

4.按照权利要求1、2或3所述的一种挠性剑杆带层压板的热压罐成型方法，其特征在于：步骤(c)中所述下模板的长度不小于所述上模板的长度，所述上模板的长度不小于被压制预成型物的长度。

5.按照权利要求4所述的一种挠性剑杆带层压板的热压罐成型方法，其特征在于：所述下模板的长度大于所述上模板的长度，所述上模板的长度与被压制预成型物的长度相同。

6.按照权利要求1、2或3所述的一种挠性剑杆带层压板的热压罐成型方法，其特征在于：步骤(c)中所述的上模板上铺有一层吸胶透气毡，所述吸胶透气毡上均匀放置有多个真空嘴并将各真空嘴从所述真空膜中穿出，所述真空膜与上模板和下模板之间分别通过多个橡胶胶条进行粘贴。

7.按照权利要求1、2或3所述的一种挠性剑杆带层压板的热压罐成型方法，其特征在于：步骤(c)中所述的上模板和下模板均为厚度不小于3mm的硬质钢板。

8.按照权利要求6所述的一种挠性剑杆带层压板的热压罐成型方法，其特征在于：所述真空嘴按0.5个/平方米进行放置。

9.按照权利要求1、2或3所述的一种挠性剑杆带层压板的热压罐成型方法，其特征在于：步骤(c)中所述的装模之前，先采用液压成型机对所述预成型物进行预压。

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